电池充电方法和电池充电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了对电池充电的方法和电池充电系统，基于当电池单元被完全充电时电池单元或电池单元周围的温度处于正常、扩展或异常温度范围内通过改变充电参数（如充电电压、充电电流、充电率、相对充电状态和电池容量）来提高电池单元的电池寿命特性。对电池充电的方法包括：提供第一和第二充电参数集合；确定电池是否正在被充电；感测电池温度；将感测到的电池温度与第一温度范围进行比较；当感测到的电池温度落入第一温度范围之内时递增第一计数，而当感测到的电池温度落入第一温度范围之外时递增第二计数；将第一和第二计数与参考计数进行比较；以及当第一计数大于参考计数时选择第一充电参数集合，而当第二计数大于参考计数时选择第二充电参数集合。
【专利说明】电池充电方法和电池充电系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年7月26日提交的第61/676，220号美国临时申请的权益。
【技术领域】
[0003]本发明涉及电池的充电方法及电池充电系统。
【背景技术】
[0004]随着诸如蜂窝电话、智能电话、笔记本型计算机等的便携式电子设备在复杂性、功能性和数据使用方面不断增加，电力消耗也相应增加。因此，对移动环境中长的电池寿命的需要正在增加。近年来，越来越多地使用具有高能量密度的锂离子电池作为便携式电子设备的电源，而且锂离子电池通常以电池组的形式制造，在电池组中，一个或多个电池单元被包含在壳体中。
[0005]在锂离子电池的充电或放电过程中，必须精确地控制充电/放电电压和充电/放电电流。为此，微处理器通常被安装在电池组内。微处理器在充电或放电期间感测电池组的内部状态并且将感测到的数据发送到电子设备的主体或操作保护电路。
【发明内容】
[0006]本公开的多个方面提供了电池的充电方法，当电池单元被完全充电时，如果电池单元的温度或电池单元周围的温度处于扩展范围内则该方法可以通过改变充电集合值(充电电压、充电电流和电池容量中的至少一个)来提高电池单元的寿命特性。
[0007]本公开的多个方面还提供了电池的充电方法，如果电池单元的充电时间大于参考时间持续时间而且电池单元的温度或电池单元周围的温度处于扩展范围内，则该方法可以通过改变充电集合值来提高电池单元的寿命特性。
[0008]本发明的多个方面还提供电池充电系统。
[0009]这里描述的一些实施例涉及控制电池的充电参数的方法，包括:提供第一充电参数集合和第二充电参数集合；确定电池是否正在被充电；感测电池温度；将感测到的电池温度与第一温度范围进行比较；当感测到的电池温度落入第一温度范围之内时递增第一计数，而当感测到的电池温度落入第一温度范围之外时递增第二计数；将第一计数和第二计数与参考计数进行比较；以及当第一计数大于参考计数时选择第一充电参数集合，而当第二计数大于参考计数时选择第二充电参数集合。
[0010]在一些实施例中，该方法还包括当第二计数大于参考计数时重设第一计数，而当第一计数大于参考计数时重设第二计数。
[0011 ] 在一些实施例中，第一充电参数集合和第二充电参数集合包括充电电压、充电率、和电池相对充电状态中的至少一个。
[0012]在一些实施例中，第一充电参数集合的充电电压高于第二充电参数集合的充电电压。[0013]在一些实施例中，该方法还包括:提供第二温度范围；将感测到的电池温度与第二温度范围进行比较；以及，如果感测到的电池温度处于第二温度范围之外则停止电池充电。
[0014]在一些实施例中，该方法还包括感测电池是否被完全充电。
[0015]在一些实施例中，电池温度是在电池组处感测到的温度。
[0016]在一些实施例中，感测电池温度包括:提供充电参考时间范围；感测电池充电时间；将感测到的电池充电时间与充电参考时间范围进行比较；以及当感测到的电池充电时间处于充电参考时间范围之外时，测量电池温度。
[0017]在一些实施例中，第一充电参数集合和第二充电参数集合包括充电电压、充电率、和电池相对充电状态中的至少一个。
[0018]在一些实施例中，该方法还包括:提供第二温度范围；将感测到的电池温度与第二温度范围进行比较；以及，如果感测到的电池温度超出第二温度范围则停止电池充电。
[0019]这里描述的一些实施例涉及电池充电系统，该电池充电系统包括:电池；电池充电器，其被配置为对电池充电；温度传感器，其被配置为感测电池的温度；控制器，其中，该控制器被配置为:与电池充电器和温度传感器通信；确定电池是否被完全充电；接收感测到的电池温度；将感测到的电池温度与第一温度范围进行比较；提供第一计数和第二计数；当感测到的电池温度落入第一温度范围之内时递增第一计数，而当感测到的电池温度落入第一温度范围之外时递增第二计数；将第一计数和第二计数与参考计数进行比较；以及当第一计数大于参考计数时选择第一充电参数集合，而当第二计数大于参考计数时选择第二充电参数集合。
[0020]在一些实施例中，控制器还被配置为确定电池的充电时间是否处于充电参考时间范围内，而且其中，所述温度传感器还被配置为当电池充电时间处于充电参考时间范围之外时感测电池温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是示出电池充电方法的流程图的实施例；
[0022]图2A是示出在根据本发明的实施例的电池充电方法中的第一充电参数集合和第二充电参数集合的例子的表；
[0023]图2B是示出取决于第一充电参数集合和第二充电参数集合的电压和电流的曲线图；
[0024]图2C是示出根据温度范围的电压的曲线图；
[0025]图2D是示出根据温度范围的充电率的曲线图；
[0026]图2E是示出根据温度范围的电池的相对的充电状态的曲线图；
[0027]图3是示出电池的充电方法的实施例的流程图；以及
[0028]图4是电池组的框图的实施例。
【具体实施方式】
[0029]现在将在下文中参照附图更充分地描述示范性实施例。这里描述的实施例不应当被解释为受限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
[0030]如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的列出项的任意和所有组合。这里所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意欲作为本发明的限制。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”、“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地指示其它含义。
[0031]还将理解的是，当术语“包含”和/或“包括”在本说明书中使用时指定所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
[0032]将理解的是，虽然此处可以使用术语“第一充电参数集合”、“第二充电参数集合”来描述特定内容，但是它们不应该限于这些术语。这些术语仅用于将一个值与另一个值区分开。
[0033]图1是示出电池充电方法的实施例的流程图。如图1所示，电池充电方法包括:
(SI)确定电池单元是否正在被充电，(S2)计算电池的充电量，(S3)确定电池单元是否被完全充电，(S4)感测电池单元的温度、或者电池单元周围或附近的温度，(S5)确定感测到的温度是否处于正常范围内，(S6)如果感测到的温度处于正常范围内，则存储与处于正常范围内的电池单元相对应的计数，(S7)确定处于正常范围内的电池单元的计数是否大于参考计数，(S8)如果处于正常范围内的电池单元的计数大于参考计数，则删除处于扩展范围内的电池单元的计数，(S9)选择充电条件作为第一充电参数集合，(SlO)如果感测到的温度没有处于正常范围内，则确定感测到的温度是否处于扩展范围内，(SI I)如果感测到的温度处于扩展范围内，则存储处于扩展范围内的电池单元的计数，(S12)确定与处于扩展范围内的电池单元相对应的已存储的计数是否大于参考计数，(S13)如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的已存储的计数大于参考计数，则删除与处于正常范围内的电池单元相对应的已存储的计数，(S14)选择充电条件作为第二充电参数集合，以及(S15)将第一充电参数集合或第二充电参数集合发送到外部电子设备，诸如其中设置有电池的移动设备或具有电池充电能力的设备。此外，根据本发明的实施例的充电方法还可以包括(S16)如果感测到的温度没有处于正常范围或扩展范围内，则确定停止充电。
[0034]在步骤SI中，确定电池单元是否正在被充电，该电池单元被连接到包括充电器的外部电子设备。该确定可以基于由安装在电池组中的电压传感器或电流传感器获得的信息来做出，和/或基于由电池组和外部电子设备之间连接的数据线获得的信息来做出。例如，如果电池单元的电压正在增加(如由电压传感器所指示的)，或者如果充电电流正在被提供(如由电流传感器所指示的)，则电池单元被认为正在被充电。如果指示充电的信号正在通过数据线从外部电子设备发来，则电池单元被认为正在被充电。如果确定电池单元目前正在被充电，则可以执行步骤S2。
[0035]在步骤S2中，计算电池单元相对的充电状态。可以基于从电压传感器或电流传感器获得的信息来执行该计算。例如，当使用电压传感器时，可以基于当前感测到的电池单元的电压来计算电池单元的充电量。这可以与关于电池单元的电压和容量之间的关系的数据相关。此外，当使用电流传感器时，可以基于已经流过电流传感器的电流量来计算电池单元的充电量。
[0036]在步骤S3中，确定电池单元是否被完全充电。可以基于由在电池组中提供的电压传感器或电流传感器获得的信息来执行该确定。例如，在一些实施例中，如果感测到的电池单元的电压为大约4.2V，则电池可以被视为完全充电。当使用电流传感器时，如果已经流过电流传感器的累计电流量超过预先设定的累计电流量，则电池单元可以被视为完全充电。当前实施例描述感测电压和/或电流，然而，提供这些仅用于说明目的，而且本公开的多个方面不限于此。
[0037]在步骤S4中，由温度传感器感测电池单元的温度、或者电池单元周围或附近的温度。温度传感器可以是一般的负温度系数(NTC)热敏电阻或正温度系数(PTC)热敏电阻、热电偶温度计、温度检测电阻器、金属温度计等，并且本公开的多个方面不限于此。
[0038]电池单元的温度可以意指由直接附接到电池单元的温度传感器所感测到的温度，而且电池单元周围或附近的温度可以意指在没有直接附接到电池单元的位置处所感测到的温度。
[0039]步骤SI到步骤S4不需要按照这里记载的顺序执行，而且可以按照任何逻辑顺序执行。在一些实施例中，步骤S2在步骤S3之前执行，但是步骤S3不需要紧跟在步骤S2之后。
[0040]在步骤S5中，确定感测到的电池的温度或者电池单元周围或附近的温度是否处于正常范围内。在一些实施例中，正常范围可以是从约10°c至约50°C。提供这些数字值仅用于说明目的，而且本发明的多个方面不限于此。也就是说，正常范围可以根据电池单元的特性或客户的要求而改变。如果确定感测到的电池的温度或者电池单元周围或附近的温度处于正常范围内，则执行步骤S6。
[0041]在步骤S6中感测电池的温度可以在整个电池充电过程中在不同的时间间隔发生。例如，感测可以只在启动充电时发生。在一些实施例中，感测电池的温度或者电池周围或附近的温度可以在启动充电时以及在其后指定的时间间隔(例如，每半小时或每一小时)发生。
[0042]在步骤S6中，如果感测到的温度处于正常范围内，则递增与处于正常范围内的电池单元相对应的计数，并且存储该递增的计数。为了递增与处于正常范围内的电池单元相对应的计数，将与处于正常范围内的电池单元相对应的当前存储的计数加I。例如，如果当前存储的次数是1，而且感测到的电池的温度处于正常范围内，则计数被递增并被存储为2。
[0043]在步骤S7中，确定与处于正常范围内的电池单元相对应的计数是否大于参考计数。在一些实施例中，参考计数可以是大约3次至6次，但是本发明的多个方面不限于此。也就是说，参考计数可以根据电池单元的特性或客户的要求而改变。然而，如果参考计数小于3，则可能难以准确地估计电池单元被暴露于正常温度范围内的频率。此外，如果参考计数大于6，则基于处于正常温度范围内的电池单元而使用的充电参数集合可能改变得太晚。如果与处于正常范围内的电池单元相对应的计数大于参考计数，则执行步骤S8。
[0044]在步骤S8中，删除与处于扩展范围内的电池单元相对应的已存储的计数。例如，如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的预先存储的计数是2，则与处于扩展范围内的电池单元相对应的当前计数被存储为O。当然，如果没有与处于扩展范围内的电池单元相对应的预先存储的计数，则可以省略步骤S8。
[0045]在步骤S9中，选择电池充电参数。如果与处于正常范围内的电池单元相对应的计数大于参考计数，则选择充电参数作为第一充电参数集合。第一充电参数集合可以包括诸如充电电压、充电电流、充电率(rate of charge)、相对的充电状态或电池容量的参数。如后面将描述的，第一充电参数集合可以大于第二充电参数集合，或者与第二充电参数集合相比，对于每个参数可以具有更高的值。
[0046]改变充电参数集合允许在充电过程中针对电池处或电池周围的温度条件来优化充电参数。例如，如果温度已经超出了正常范围内但是处于充电过程中，则在正常范围内足够的次数被计数，如本文所述，将指示电池充电器在充电过程中改变充电参数以针对正常范围进行优化。电池充电参数可以是预定的，并被提供于电池组中或者提供于其中布置有电池的设备。这种参数的改变可以导致更高的充电效率和延长的电池寿命。
[0047]在步骤SlO中，如果根据步骤S5感测到的温度没有处于正常范围内，则确定感测到的温度是否处于扩展范围内或处于异常范围内。扩展范围可以是正常温度范围的任一侧的值的范围。例如，扩展范围可以是从约-10°C至10°C，以及约50°C至约70°C。提供这些数字值仅用于说明目的，并且本发明的多个方面不限于此。也就是说，扩展范围可以根据电池单元的特性或客户的请求而改变。如果确定感测到的电池单元的温度或电池单元周围的温度处于扩展范围内，则执行步骤Sll。
[0048]在步骤Sll中，递增与处于扩展范围内的电池单元相对应的计数，并且存储该递增的计数。为了递增与处于扩展范围内的电池单元相对应的计数，将与处于扩展范围内的电池单元相对应的当前存储的计数加I。例如，如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的当前存储的计数是I，而且感测到的电池的温度处于扩展范围内，则计数被递增并被存储为2。
[0049]在步骤S12中，确定与处于扩展范围内的电池单元相对应的计数是否大于参考计数。这里，参考计数可以是约3次至6次，但是本发明的多个方面不限于此。也就是说，参考次数(number of times)可以根据电池单元的特性或客户的请求而改变。然而,如果参考次数小于3，则可能难以准确地估计电池单元被暴露于扩展温度范围内的频率。此外，如果参考计数大于6，则基于正处在扩展或异常温度范围内的电池单元而使用的充电参数集合可能被改变的太晚了。如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的计数大于参考次数，则执行步骤S13。
[0050]在步骤S13中，如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的已存储的计数大于参考计数，则删除与处于正常范围内的电池单元相对应的已存储的计数。例如，如果处于正常范围内的电池单元的预先存储的次数是2，则处于正常范围内的电池单元的当前次数被存储为O。当然，如果没有与处于正常范围内的电池单元相对应的预先存储的计数，则可以省略步骤S13。
[0051]在步骤S14中，选择电池充电参数。如果与处于扩展范围内的电池单元相对应的计数大于参考计数，则选择第二充电参数集合。第二充电参数集合可以包括与第一充电参数集合相同的参数，例如充电电压、充电电流、相对的充电状态或电池容量。如上所述，第二充电参数集合可以小于第一充电参数集合。
[0052]如果在步骤SlO中确定感测到的温度没有处于扩展范围内，则感测到的温度可以被确定为处于异常范围内并执行步骤S16。也就是说，在步骤S16中，如果感测到的温度没有处于扩展范围内，则确定停止电池单元的充电。异常范围可以是扩展范围的任一侧的值的范围。例如，如果感测到的温度小于约-10°C或大于约70°C，则感测到的温度可以为处于异常范围内。在异常范围内，如果在这样的温度下发生充电，则存在损坏电池或缩短电池寿命的可能。要理解的是，提供这些数值仅用于说明目的，并且本公开的多个方面不限于此。
[0053]在步骤S15中，第一充电参数集合、第二充电参数集合或充电停止信号被发送到电子设备或电池充电器。也就是说，由于电池单元被包括充电器的电子设备充电，因此第一充电参数集合、第二充电参数集合或充电停止信号被发送到充电器。然后，充电器通过基于第一充电参数集合或第二充电参数集合调整充电电压、充电电流或电池容量、和/或其它充电参数来对电池单元充电。如果充电停止信号被施加到充电器，则充电器停止电池单元的充电。
[0054]如上所述，在根据本发明的电池的充电方法中，当电池单元被完全充电时，根据电池单元的温度或电池单元周围或附近的温度改变充电集合值，从而提高电池单元的寿命特性。当然，充电集合值可以实质上在电池单元的下一充电周期被采用。
[0055]此外，在根据本发明的一个实施例的电池的充电方法中，如果与处于正常温度范围内的电池单元相对应的计数连续在正常范围内大于参考计数，或者如果与处于扩展温度范围内的电池单元相对应的计数连续在扩展范围内大于参考计数，则改变充电参数，从而进一步提高电池单元的寿命特性。如果充电参数被设置为在实时基础上基于连续的实时温度监测被改变，而与温度处于正常范围内或扩展范围内的次数无关，则充电参数集合可能被过于频繁地改变，从而使电池单元的寿命特性退化。另外，如果充电参数被设置为在实时基础上改变，而与温度处于正常范围内或扩展范围内的次数无关，则当电池单元在正常范围内而不是在扩展范围内被充电时，电池单元的容量可能被降低。
[0056]如这里所公开的，电池单元处于特定温度范围内的连续时间间隔的数目，或电池单元处于正常范围内或扩展范围内的频率被计数、递增、和存储。只有当计数或连续时间间隔的数目或频率超过参考计数时，才改变充电参数，从而可以提供更适合电池条件的充电参数，由此防止电池容量被不必要地降低并提高电池单元的寿命特性。
[0057]图2A是示出在电池充电方法的实施例中的第一充电参数集合和第二充电参数集合的例子的表。图2B是示出取决于第一充电参数集合和第二充电参数集合的电压和电流的曲线图，而且图2C是示出根据温度范围的电压的曲线图。
[0058]如图2A所示，第一充电参数集合可以在正常温度范围内采用，并且可以包括充电电压、充电率和/或由相对的充电状态(RSOC)所表示的电池容量。例如，充电电压可以被设置为4.2V，而且充电率可以被设置为0.Thf1，而且RSOC可以被设置为100%。提供这些数字值仅用于说明目的，并且本发明的多个方面不限于此。此外，第二充电参数集合可以在扩展温度范围内采用，并且可以包括充电电压、充电率和/或由RSOC所表示的电池容量。例如，充电电压可以被设置为4.1V,充电率可以被设置为0.5hr \而且RSOC可以被设置为80%。这些数字值仅用于说明而提供，而且本发明的多个方面不限于此。
[0059]另外，虽然关于根据感测到的温度的第一充电参数集合和第二充电参数集合已经描述了充电参数的两个集合，但是本公开不限于此。也就是说，温度范围可以被细分成不同的范围，每个范围具有对应的充电参数的集合。
[0060]如图2B所示，例如，在恒定电流恒定电压充电方法的情况下，第一充电参数集合和第二充电参数集合可以被设置为不同的电平。也就是说，第一充电参数集合可以是相对高的充电电压Vl或相对高的充电电流II，而且第二充电参数集合可以是相对低的充电电压V2或相对低的充电电流12。如上所述，在正常温度范围内，提供恒定电压直到达到相对高的充电电压VI，并且提供恒定电流直到达到相对高的充电电流II。此外，在扩展温度范围内，提供恒定电压直到达到相对低的充电电压V2，并且提供恒定电流直到达到相对低的充电电流12。在扩展温度范围内将相对低的恒定电压和恒定电流提供给电池单元，从而提高电池单元的寿命特性。
[0061]除了恒定电流恒定电压充电方法，还可以采用脉冲充电方法或恒定电流脉冲充电方法。在脉冲充电方法中，第一充电参数集合和第二充电参数集合可以被设置以使得其脉冲充电电流值彼此不同。在恒定电流脉冲充电方法中，第一充电参数集合和第二充电参数集合可以被设置以使得其恒定电流值和脉冲充电电流值彼此不同。
[0062]如图2C所示，当温度处于T2 (10°C)和T3 (50°C )之间的范围内，S卩，处于正常范围内时，提供相对高的充电电压VI。当温度处于Tl (-10°c)和T2 (10°C)之间的范围内或者处于T3 (50°C)和T4 (70°C)之间的范围内，S卩，处于扩展范围内时，可以提供相对低的充电电压V2。当温度低于Tl或高于T4时，停止电池单元的充电，从而防止电池单元的寿命特性急剧降低。
[0063]如图2D所示，当温度处于T2 (10°C)和T3 (50°C )之间的范围内，S卩，处于正常范围内时，提供相对高的充电率Cl。当温度处于Tl (-10°c)和T2 (10°C)之间的范围内或者处于T3 (50°C)和T4 (70°C)之间的范围内，S卩，处于扩展范围内时，可以提供相对低的充电率C2。当温度低于Tl或高于T4时，停止电池单元的充电，从而防止电池单元的寿命特性急剧降低。
[0064]如图2E所示，当温度处于T2 (10°C)和T3 (50°C )之间的范围内，S卩，处于正常范围内时，设置相对高的相对充电状态RSOCl。当温度处于Tl (-10°C)和T2 (10°C)之间的范围内或者处于T3 (50°C)和T4 (70°C)之间的范围内，S卩，处于扩展范围内时，可以设置相对低的相对的充电状态RS0C2。当温度低于Tl或高于T4时，停止电池单元的充电，从而防止电池单元的寿命特性急剧降低。
[0065]图3是示出为电池充电的方法的实施例的流程图。
[0066]如图3所示，公开了电池充电方法的另一个实施例。下面的描述将集中在根据本实施例和先前实施例的充电方法之间的差异。
[0067]参照图3，如果在步骤SI中确定电池单元正在被充电，则执行步骤S22以便初始化计时器的操作。该计时器被操作以识别电池单元的充电时间。
[0068]此后，在步骤S23，确定充电时间是否大于充电参考时间范围。这里，充电参考时间范围可以在例如约30分钟至90分钟的范围内。然而，提供这个范围仅用于说明目的，并且本发明的多个方面不限于此。如果参考时间持续时间小于30分钟或大于90分钟，则改变充电参数集合的时间段可能过短或过长，并且可能导致降低电池单元的寿命特性。如果在步骤S23中确定充电时间大于充电参考时间范围，则执行步骤S4以感测温度。
[0069]虽然上面按照特定顺序描述，但是除了步骤S22要在步骤S23之前执行(尽管步骤S23不需要紧跟在步骤S22之后)之外，步骤S1、S22、S23和S4可以以任何顺序进行。
[0070]下面的步骤可以如本文其它地方描述的那样执行，例如，参照图1所描述的。在一些实施例中，在步骤S7和Sll中，参考计数可以被设置为约20至120。这些数字值仅用于说明而提供，但是本发明的多个方面不限于此。如果参考次数小于20次，则改变充电参数集合的时间段可能变得过短。如果参考次数大于120次，则改变充电参数集合的时间段可能变得过长。
[0071]如上所述，如果电池单元的充电时间大于充电参考时间范围，则根据感测到的温度改变充电参数集合，从而提高电池单元的寿命特性。在一些实施例中，即使电池单元尚未完全充电，也可以根据电池单元的充电时间或者与处于正常范围或扩展范围内的电池单元相对应的计数来改变充电参数集合，从而进一步提高电池单元的寿命特性。
[0072]此外，图1和图3所示的实施例可以一起实施。也就是说，在执行图3中所示的确定充电时间是否大于参考时间持续时间的步骤S23之后，可以执行计算充电量的步骤S2和确定电池单元是否被完全充电的步骤S3。因此，在一些实施例中，每当对于每个充电时间感测温度时，根据与处于正常范围或扩展范围内的电池单元相对应的计数可以确定下一充电集合值，或者每当电池单元被完全充电时，可以确定电池单元的充电参数集合，从而更准确地估计电池单元的适当的充电参数并进一步增强电池单元的寿命特性。
[0073]图4是电池组100的实施例的框图。
[0074]如图4所示，电池组100包括电池单元110、充电开关120、放电开关130、温度传感器140、电流传感器150和微处理器单元(MPU) 160。此外，电池组100通过组端子P+和P-以及通信端子C和D被连接到外部电子设备200。在这里，外部电子设备200可以包括，例如，可充电智能电话、笔记本计算机等。当然，外部电子设备200可以是充电器220本身。
[0075]电池单元110可以是一般的可充电的二次电池，诸如锂离子电池、锂离子聚合物电池等，但不限于此。电池单元110也可以是，例如，液态金属电池。虽然只有单一的电池单元110在图中被示出，但是它可以包括彼此串联或并联连接的多个电池单元。
[0076]充电开关120可以被安装在电池单元110的正电极端子B+和组正极端子P+之间。当电池单元110被过充电时，通过MPU160的控制信号断开充电开关120，从而防止电池单元110被过充电。充电开关120可以是一般的MOSFET或继电器，但不限于此。
[0077]放电开关130也可以被安装在电池单元110的正电极端子B+和组正极端子P+之间。当电池单元110被过充电时，通过MPU160的控制信号断开放电开关130，从而防止电池单元110被过充电。放电开关130可以是一般的MOSFET或继电器，但不限于此。温度传感器140可以被直接附接到电池单元110，或者安装在电池单元110的附近以感测电池单元110的温度或电池单元110周围的温度然后将感测到的温度发送到MPU160。如上所述，温度传感器140可以是，例如，热敏电阻器，但不限于此。
[0078]电流传感器150可以被安装在电池单元110的负电极端子B-和组负极端子P-之间。电流传感器150可以感测电池单元110的充电电流和放电电流，然后将感测到的电流发送到MPU160。电流传感器150可以是一般的电阻器，但不限于此。
[0079]MPU160包括电压传感器161、开关驱动器162、充电量计算器163、存储单元164、计时器165和控制器166。电压传感器161并联连接到电池单元110，用于感测电池单元110的电压、将感测到的电压转换成数字信号、然后将数字信号发送到控制器166。从电流传感器150获得的电流以及从温度传感器140获得的温度也被转换成数字信号，然后被发送到控制器166。此外，开关驱动器162允许通过控制器166的控制信号接通或断开充电开关120和/或放电开关130。控制器166基于从温度传感器140、电流传感器150和电压传感器161获得的信息来控制开关驱动器162。例如，当电池单元110处于预定温度(例如，低于-10°C或高于70°C)时，控制器166基于从温度传感器140获得的信息通过将控制信号发送到开关驱动器162来接通或断开充电开关120和/或放电开关130。此外，当基于从电流传感器150获得的信息确定过电流在电池单元110中流动时，控制器166将控制信号发送到开关驱动器162，以允许接通或断开充电开关120和/或放电开关130。此外，当基于从电压传感器161获得的信息确定电池单兀110被过充电和/或过放电时，控制器166将控制信号发送到开关驱动器162，以允许断开充电开关120或放电开关130。
[0080]基于从电压传感器161获得的信息，充电量计算器163计算电池单元110的充电量。为此，有关充电量(其与电池单元Iio的电压相关)的信息被预先存储在存储单元164中。
[0081]如上所述，存储单元164可以存储与处于正常范围、扩展范围或异常范围内的电池单元110的电压相关的充电量、电池单元110处于正常范围内的次数、电池单元110处于扩展范围内的次数、第一充电参数集合和第二充电参数集合、参考时间持续时间等。当控制器166需要数据时，存储的数据可以被提供给控制器166。此外，用于实施图1和图3中所示的充电方法的程序或软件可以被存储在存储单元164中。
[0082]计时器165测量电池单元110的充电时间，并将其发送到控制器166。
[0083]同时，如上所述，控制器166基于从温度传感器140、电流传感器150和电压传感器161获得的信息来操作开关驱动器162，或者通过通信端子C和D将正常范围内的第一充电参数集合和/或扩展范围内的第二充电参数集合发送到外部电子设备200。
[0084]在一些实施例中，当电池单元110的数目增加时，电压传感器161和开关驱动器162可以由单独提供的模拟前端来控制。此外，MPU160和模拟前端可以被单独提供，或者可以被实施为单一芯片。
[0085]外部电子设备200包括控制器210和充电器220。控制器210基于从通信端子C和D获得的第一充电参数集合或第二充电参数集合将例如电池组100的充电电压Vset和充电电流Iset的数据发送到充电器220。然后，充电器220将与充电电压Vset和充电电流Iset的数据相对应的充电电压和充电电流提供到电池组100。此外，控制器210将从电池组100反馈回的电压Vf和电流If发送到充电器220。这种反馈还可以控制充电器220对电池单元110充电。AC适配器230可以被连接到充电器220。
[0086]作为实施这里所公开的电池充电方法的例子，提供图4所示的电池组100，而且本发明的电池充电方法可以以各种方式或通过使用各种结构实施。例如，安装在外部电子设备中的充电器也可以提供在电池组中。此外，安装在外部电子设备中的控制器可以直接接收电池组的温度、电压和电流的信息，并且可以确定并选择第一充电参数集合或第二充电参数集合之一来为电池充电。
[0087]如上所述，根据本发明的电池组100可以识别电池单元110是否主要在正常范围内或扩展范围内被充电，并且可以确定合适的充电参数集合(充电电压、充电电流、充电率、相对充电状态、或电池容量)。此外，确定的充电集合值通过通信终端C和D被发送到外部电子设备200。然后，外部电子设备200的充电器220提供适合于确定的充电集合值的充电电压和充电电流并且为电池单元110充电，直到达到预定的电池容量。因此，电池组100可以提供提闻的电池单兀110的寿命特性。[0088]这里已经公开了示例性实施例，并且虽然采用了特定术语，但是它们仅以通用的和描述性的意义被使用和解释，而不是用于限制的目的。因此，本领域普通技术人员将理解的是，可以在形式和细节上做出各种改变而不脱离本申请的权利要求中所阐明的本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种对电池充电的方法,包括: 提供第一充电参数集合和第二充电参数集合； 确定电池是否正在被充电； 感测电池温度； 将感测到的电池温度与第一温度范围进行比较； 当感测到的电池温度落入第一温度范围之内时递增第一计数，而当感测到的电池温度落入第一温度范围之外时递增第二计数； 将第一计数和第二计数与参考计数进行比较；以及 当第一计数大于参考计数时选择第一充电参数集合，而当第二计数大于参考计数时选择第二充电参数集合。
2.如权利要求1所述的方法，还包括:当第二计数大于参考计数时重设第一计数，而当第一计数大于参考计数时重设第二计数。
3.如权利要求1所述的方法，其中，第一充电参数集合和第二充电参数集合包括以下参数中的至少一个: 充电电压； 充电率；以及 电池相对充电状态。
4.如权利要求3所述的方法，其中，第一充电参数集合的充电电压高于第二充电参数集合的充电电压。
5.如权利要求1所述的方法，还包括: 提供第二温度范围； 将感测到的电池温度与第二温度范围进行比较；以及 如果感测到的电池温度超出第二温度范围则停止电池充电。
6.如权利要求1所述的方法，还包括:感测电池是否被完全充电。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述电池温度是在电池组处感测到的温度。
8.如权利要求1所述的方法，其中，感测电池温度包括: 提供充电参考时间范围； 感测电池充电时间； 将感测到的电池充电时间与充电参考时间范围进行比较；以及 如果感测到的电池充电时间超出充电参考时间范围，则测量电池温度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，第一充电参数集合和第二充电参数集合包括以下参数中的至少一个: 充电电压； 充电率；以及 电池相对充电状态。
10.如权利要求8所述的方法，还包括: 提供第二温度范围； 将感测到的电池温度与第二温度范围进行比较；以及 如果感测到的电池温度超出第二温度范围则停止电池充电。
11.一种电池充电系统,包括: 电池； 电池充电器，其被配置为对电池充电； 温度传感器，其被配置为感测电池的温度； 控制器，其中，该控制器被配置为: 与电池充电器和温度传感器进行通信； 确定电池是否被完全充电； 接收感测到的电池温度； 将感测到的电池温度与第一温度范围进行比较； 提供第一计数和第二计数； 当感测到的电池温度落入第一温度范围之内时递增第一计数，而且当感测到的电池温度落入第一温度范围之外时递增第二计数； 将第一计数和第二计数与参考计数进行比较；以及 当第一计数大于参考计数时选择第一充电参数集合，而当第二计数大于参考计数时选择第二充电参数集合。
12.如权利要求11所述的电池充电系统，其中，所述控制器还被配置为确定电池的充电时间是否处于充电参考·时间范围内，而且其中，所述温度传感器还被配置为当电池充电时间处于充电参考时间范围之外感测电池温度。
【文档编号】H02J7/00GK103579705SQ201310145938
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】李哲承 申请人:三星Sdi株式会社